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WSZ-A-1一體化地埋式污水處理設備
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生物脫氮除磷新工藝
反硝化除磷
原理
20世紀70年代末,在對UCT工藝的研究中發現,除APB外,還存在一種“兼性厭氧反硝化除磷細菌”—DPB(denitrif-yingphosphorusremovingbacteria)還能在缺氧(無O2,存在NO3-)環境下攝磷。DPB和APB有相似的原理,只是在氧化細胞內儲存的PHA時電子受體是NO3-。這可使吸磷和反硝化脫氮這2個不同的生物過程借助同1種細菌在同一個環境下完成。
因此,反硝化菌和聚磷菌之間可相互交叉,其交叉點是反硝化聚磷菌DPB。由細菌完成的生物脫氮與生物除磷是2個既相對獨立又相互交叉的生理過程,其交叉點是同時擁有硝酸鹽還原性和超量吸磷這兩種生化特性的細菌(DPB)進行的反硝化吸磷脫氮生化反應。
與傳統的好氧吸磷相比,此項工藝在保證硝化效果的同時,系統對COD需求可減少50%,氧的消耗和污泥產量可分別下降30%和50%。COD消耗的減少,一方面可為解決處理含高氨磷工業廢水存在碳源不足的問題提供實際應用途徑,另一方面剩余的COD還可用于生產甲烷。
典型工藝
(1)DEPHANOX工藝
DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統的技術,是為了滿足DPB所需的環境要求而開發的一種強化生物除磷工藝。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應池,可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失并穩定系統的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷,在沉淀池中進行泥水分離,含氨較多的上清液進入固定膜反應池進行硝化,污泥則跨越固定膜反應池進入缺氧段完成反硝化和攝磷。
該工藝優點在于不但能解決除磷系統反硝化碳源不足的問題和降低系統的能源(曝氣)消耗,而且可縮小曝氣區的體積,降低剩余污泥量,尤其適用于處理低COD/TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過由于進水中氮和磷的比例很難恰好滿足缺氧攝磷的要求,從而給系統的控制帶來一定困難。該工藝離生產應用尚有一段距離。
(2)A2NSBR工藝
A2NSBR反硝化除磷工藝由2個反應器組成:A2/O-SBR反應器的主要功能是去除CODCr和反硝化除磷脫氮,N-SBR反應器主要起硝化作用。這2個反應器的活性污泥是*分開的,只將各自沉淀后的上清液相互交換。
在N-SBR反應器中進水CODCr/TKN比較低的進水和泥齡超長,直接導致污泥濃度和污泥負荷低,從而減小曝氣量并得到較好的硝化效果。
A2/O-SBR反應器中,好氧區有好氧吸磷和硝化發生,進一步去除水中殘余磷和氨氮。此工藝硝化段、反硝化脫氮吸磷段和好氧吸磷段都處于較理想的反應條件下,顯示出非常穩定的硝化和脫氮除磷效果。
經研究表明,兩反應器的結合表現出穩定的脫氮除磷特性,除磷率幾乎達到100%,脫氮率穩定在90%左右;同時與傳統脫氮除磷工藝相比較COD消耗量減少50%,耗氧量和污泥產量也可分別減少約30%和50%。因此該工藝特別適合處理BOD5/TP值較低的污水。(3)BCFS工藝是由荷蘭BCFS大學的DelftMark教授在氧化溝和UCT工藝工藝基礎上開發的是目前已經投入使用的單污泥系統。工藝由厭氧池、選擇池、缺氧池、混合池及好氧池等5個功能相對專一的反應器組成。通過反應器之間的3個循環,來優化各反應器內細菌的生存環境,充分利用反硝化除磷菌的反硝化除磷和脫氮雙重作用,來實現磷的*去除和氮的去除過程。
5個主要反應器中①厭氧池的厭氧條件用以確保污水中的揮發性脂肪酸(VFA)只被用于除磷菌釋磷時所吸附;
②選擇池(厭氧)的設置一方面為了阻止污泥膨脹,一方面也進一步杜絕流入缺氧區的VFA;③缺氧池的設置是通過反硝化以獲得不含硝酸鹽的污泥,進而提高厭氧池的釋磷效率;同時利用好氧池中的硝酸鹽來除磷,強化了反硝化除磷菌來
達到真正的同步生物除磷脫氮的目的;④缺氧/好氧池混合池的主要功能是脫氮,可以曝氣也可以缺氧,避免同步硝化反硝化,從而控制污泥膨脹;⑤好氧池與常規處理工藝中功能相同,其主要作用是去除CODCr及進行氨氮的硝化,如果不能完成硝化,可回流至混合池,這根據進水的情況定。
BCFS工藝突出了反硝化除磷在系統中的作用,將反硝化脫氮與生物除磷有機地合二為一,其主要特點是:①對氮、磷的去除率高;②SVI值低(80～120ml/g)且穩定;③控制簡單,通過氧化還原電位與溶解氧可有效地實現過程穩定;④與常規污水廠相比,其污泥量減少10%;⑤利用反硝化聚磷菌(DPB)實現生物除磷,使碳源(COD)能被有效地利用,使該工藝在COD/(N+P)值相對低的情況下仍能保持良好的運行狀態;⑥可回收磷。因此該工藝是一種可持續的污水處理技術。同時硝化反硝化
傳統脫氮理論認為硝化反應在好氧條件下進行,而反硝化在厭氧條件下完成,兩者不能在同一條件下進行。然而,近幾年許多研究者發現存在同時硝化反硝化現象,尤其是有氧條件下的反硝化現象,確實存在于不同的生物處理系統中,如間歇曝氣反應器、SBR反應器、Orbal氧化從溝、生物轉盤及生物流化床等。其機理一方面認為好氧條件下存在缺氧甚至厭氧的微環境,另一方面微生物的角度為好氧條件下同時存在好氧反硝化菌和異養硝化菌,這一現象將為生物法脫氮除磷指引一個研究方向。
同時硝化反硝化具有以下優點:①能有效保持反應器中pH值穩定,減少堿量的投加;②減少傳統反應器的容積,節省基建費用;③對于僅由一個反應池組成的序批式反應器來講,該反應能夠縮短硝化、反硝化所需時間;④能節省曝氣量,進一步降低能耗。
物化除磷與生物除磷技術相結合
目前普遍采用物化和生化相結合的城市污水處理工藝。其顯著的特點是流程中投加化學混凝劑，其余則與普通活性污泥法類似。生物除磷的工藝穩定性可通過附加化學沉淀來改善[26]。在國外很多二級污水處理廠的曝氣池中投入混凝劑，主要目的是幫助除磷，使原來設計具有氮磷脫除能力的污水廠的除磷功能更加有效。對一些已建成的二級生物污水處理廠，在生物處理的基礎上物化法，可大大提高出水水質。將生物除磷與化學除磷相結合，可以充分利用生物除磷費用低、化學除磷出水磷濃度低且比較穩定的優點。
采用微生物固定化技術處理含磷廢水
微生物固定化技術通常用于難降解有機廢水、含氨氮有機廢水等。，以PVA-硼酸法固定以假單胞菌為優勢菌的活性污泥進行除磷的研究中，固定化的污泥具有較高的活性及除磷效率，6h內可將起始質量濃度為87.5mg˙L-1的磷降至44mg˙L-1。對于采用微生物固定化技術除磷含磷廢水還有待研究。
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